반응형 통계역학(Statistical mechanics)5 상태함수와 경로함수(State function and Path function) 열역학을 시작할 때 가장 먼저 정의하는 것이 상태함수입니다. 상태함수는 열, 통계역학 말고도 일반화학에서 다룬 적이 있을 것입니다. 1학년의 기억을 조금씩 되짚어 봅시다. 1. 상태함수(State function/ Functions of state) 1) 정의 처음 상태에서 특정 상태까지 도달하는 과정에는 상관 없이 계의 상태에 의해서만 결정되는 성질을 '상태함수(State function)'이라 한다. 수학적으로 설명하면 경로에 무관하게 처음 조건과 나중 조건의 차로만 변화를 설명할 수 있을 때에 해당한다. 다시 말해, 계의 상태가 변화할 때 변화 크기는 계의 초기 및 최종 상태에만 관련되어 있고, 변화가 일어나는 과정에는 무관하다는 것이다. 상태함수도 함수이기 때문에 수학적인 관점에서 이해하는 것이 .. 2022. 8. 16. 계와 주위(System and Surroundings) 열역학에선 계와 주위를 관찰하며 계의 상태가 어떻게 달라지는지를 연구합니다. 1. 계와 주위 1) 정의 '계(System)'는 우리가 관심을 가지고 관찰하는 우주의 한 부분이다. '주위(Surroundings)'는 계를 제외한 우주의 모든 부분을 가리킨다. 2) 계의 종류 계의 종류는 계와 주위 사이의 물질 및 에너지 교환 여부에 따라 열린계, 닫힌계, 고립계로 나눈다. '열린계(Open system)'는 계와 주위 사이에 물질과 에너지를 모두 교환할 수 있는 계를 말한다. '닫힌계(Closed system)'는 계와 주위 사이에 물질은 교환할 수 없지만 에너지를 교환할 수 있는 계를 말한다. '고립계(Isolated system)'는 계와 주위 사이에 물질과 에너지를 모두 교환할 수 없는 계를 말한다,.. 2022. 8. 15. 뉴턴의 냉각 법칙(Newton's law of cooling) 1. 뉴턴의 냉각 법칙 1) 정의 뉴턴의 냉각 법칙이란, 냉각되는 물체의 온도가 물체와 주변 환경 사이가 접촉하고 있는 면적에 비례하는 비율을 가지면서 주변 환경의 온도를 향해 지수함수적으로 감소하는 것을 뜻한다. 뉴턴의 냉각 법칙을 식으로 나타내는 경우, 열 손실(열의 이동)은 물체와의 접촉 면적과 온도 차이를 곱한 양에 비례한다는 의미를 갖고, 다음과 같이 적는다. $$\mathbf{J}=\mathbf{h}\Delta T$$ 이는 물체가 냉각될 때 만일 냉각되는 물체가 다른 물체와 접촉하고 있는 경우는 접촉하는 면적에 비례하여 냉각이 잘 일어난다는 것이고, 만일 어떤 저온 환경에 물체가 놓여 있는 경우에는 그 물체가 환경과 접하고 있는 총 면적이 접촉 면적이 되어 이에 비례하는 비율을 가지면서 지수함.. 2022. 6. 11. 열확산 방정식(Thermal diffusion equation) 이번 글에서는 열확산 방정식에 대해 알아보자. 전자기학에서 배웠던 구면 좌표계에서 라플라스 방정식의 풀이법에 대한 지식이 조금 필요하다. (필요한 내용들은 중간 중간 링크를 달아 두었다.) 1. 열확산 방정식 1) 유도 및 개념 어떤 닫힌 부피 $\mathcal{V}$ 안에 있는 열이 그 부피를 둘러싼 닫힌 표면 $\mathcal{S}$ 에서 흘러나오는 상황을 생각하자.열 선속(thermal flux) $\mathbf{J}$ 가 단위 시간동안 단위 면적을 흐르는 열에너지라는 점을 고려하면, 이 닫힌 표면 전체에서 흘러나오는 열의 흐름은 $$\int_{\mathcal{S}}^{}\mathbf{J}\cdot d\mathbf{a}\;\;\;\;\;\cdots \;\;\;(1)$$ 으로 주어진다. 이 적분은 선.. 2022. 6. 8. 점성, 열전도율, 확산(Viscosity, Thermal conductivity, Diffusion) 기체의 운동 특성은 다음 세 가지 요인을 고려하는 것이다. 점성(viscosity) : 이것은 운동량($\mathbf{p}$)의 이동(전달)이다. 열전도율(thermal conductivity) : 이것은 열($Q$)의 이동(전달)이다. 확산(diffusion) : 이것은 입자들($N$)의 이동(전달)이다. 1. 점성(Viscosity) 흔히 점성이 높을수록 유체는 잘 흐르지 못한다고 말한다. 다시 말해 점성은 유동성(fluidity)와 반비례하는 관계에 놓여 있다. 액체에 대해서 잠시 예를 들자면, 마그마(magma)는 그것의 주 구성 성분인 이산화규소(SiO2)의 성분이 많을수록 점성이 높은 특징을 가지기 때문에 SiO2 비율이 낮은 현무암질 마그마는 유동성이 높아 멀리까지 퍼지고 점성이 낮고, 상대.. 2022. 6. 7. 이전 1 다음 반응형
